談如何實(shí)現(xiàn)高中物理課堂的有效性——以人教版《多普勒效應(yīng)》一課為例

趙筱婷

談如何實(shí)現(xiàn)高中物理課堂的有效性——以人教版《多普勒效應(yīng)》一課為例

趙筱婷

（延邊第二中學(xué)，吉林 延吉 133000）

新課程標(biāo)準(zhǔn)提倡合作探究、經(jīng)歷過程、體驗(yàn)方法，本文以《多普勒效應(yīng)》一課為例，探討了在高中物理教學(xué)中如何實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的有效性。

高中物理教學(xué)；有效課堂；多普勒效應(yīng)

多普勒效應(yīng)并不是高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容，《教師教學(xué)用書》中明確說明(l)對(duì)多普勒效應(yīng)只做定性分析,學(xué)生對(duì)多普勒效應(yīng)有初步了解，不宜引申。(2)必須先知道波源的頻率與觀察者接受到頻率的區(qū)別，才能理解多普勒效應(yīng)。(3)理解多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的根本原因，了解其應(yīng)用。但《高中課程標(biāo)準(zhǔn)》中強(qiáng)調(diào)通過實(shí)驗(yàn)感受多普勒效應(yīng)，說明新課程標(biāo)準(zhǔn)重視實(shí)驗(yàn)探究過程，從而形成科學(xué)思維，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

一、有效思維課堂的教學(xué)流程

1.創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，提出所研究的物理問題

通過展示教師的頸部彩超，分析結(jié)果引發(fā)學(xué)生思考，為什么放在體表的儀器能夠感受到血管內(nèi)部血流的速度？創(chuàng)設(shè)物理情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，通過觀看賽車靠近和遠(yuǎn)離的視頻，提出需要深入探究的物理問題：視頻中聲音發(fā)生了怎樣的變化？引出音調(diào)和音量，通過電腦軟件感受同一音量音調(diào)的變化，同一音調(diào)音量的變化。轉(zhuǎn)動(dòng)蜂鳴器，感受音調(diào)變化，提出波源的頻率和觀察者接收頻率的概念，知道二者在波源和觀察者間距離變化時(shí)不相等，進(jìn)而引出多普勒效應(yīng)，形成物理觀念。

2.小組合作，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，不能滿足于聽出音調(diào)變化，而是要通過儀器記錄并且顯示出接收者頻率的數(shù)值及變化?？山柚鷥煽钪悄苁謾C(jī)進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證多普勒效應(yīng)，一款手機(jī)安裝了音頻發(fā)射軟件，能發(fā)出頻率可調(diào)的聲波，將它作為波源，另一款手機(jī)中安裝了頻率計(jì)的軟件，能借助手機(jī)中的聲音傳感器，記錄周圍環(huán)境中五個(gè)較強(qiáng)聲音的頻率，將它作為觀察者。物理規(guī)律的研究是從簡單到復(fù)雜，特殊到一般。只研究最簡單的運(yùn)動(dòng)，比如觀察者和波源一動(dòng)一靜或者波源和觀察者相互靠近和相互遠(yuǎn)離的情況。最后通過小組討論的形式總結(jié)出，觀察者接收頻率大于波源頻率或者小于波源頻率的條件。

3.動(dòng)畫演示，分析成因

首先進(jìn)一步明確兩個(gè)概念，波源的頻率和觀察者接收到的頻率，分析三種情況下兩個(gè)頻率的關(guān)系：

①波源不動(dòng)，觀察者靜止：單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收到的波的個(gè)數(shù)與波源單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出波的個(gè)數(shù)相同，即接收到的頻率等于波源發(fā)出的頻率。

②波源不動(dòng)，觀察者運(yùn)動(dòng)：以波源相對(duì)介質(zhì)靜止，觀察者靠近為例，由于觀察者運(yùn)動(dòng)，觀察者接收到波的個(gè)數(shù)大于波源發(fā)出完全波的個(gè)數(shù)。即靠近時(shí)，接收到的頻率大于波源發(fā)射頻率。

③觀察者不動(dòng)，波源移動(dòng)：借助生活中的現(xiàn)象，觀察者靜止，波源移動(dòng)的情況，播放水波視頻，進(jìn)一步提問：為什么波源前進(jìn)方向波面變得密集，背離波源前進(jìn)方向波面變得稀疏？

通過動(dòng)畫解釋原因，人靜止在波源運(yùn)動(dòng)方向上，由于λ變小，波傳播速度不變，單位時(shí)間遇到的完全波個(gè)數(shù)增多。

4.解決實(shí)際問題，提升有效思維能力

物理取之于生活，用之于生活。了解生活中多普勒效應(yīng)的應(yīng)用，并嘗試應(yīng)用已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行解釋。

雷達(dá)測速儀：交通警察在測速時(shí)，向行駛中的汽車發(fā)射一個(gè)電磁波（頻率已知），波被行駛中的汽車反射回來時(shí)，測出反射波的頻率變化，就能知道汽車的速度。

多普勒彩超：醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射超聲波（頻率已知），通過儀器接收其被血管中的血流反射后的波，測出頻率變化，進(jìn)而通過公式計(jì)算出血流的速度?？梢詸z測出眼底血管、大腦和心臟的病變。

天文學(xué)：用多普勒效應(yīng)測量其他星系向著還是遠(yuǎn)離地球運(yùn)動(dòng)的速率。紅移現(xiàn)象就是多普勒效應(yīng)在天文學(xué)中的一個(gè)應(yīng)用。

二、有效思維課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)

物理是一門思維學(xué)科，“授之以魚不如授之以漁”，教會(huì)學(xué)生一節(jié)課的知識(shí)，不如傳授他們科學(xué)探究的方法，這不只是是學(xué)好物理的需要,更是學(xué)生終身發(fā)展的需要。結(jié)合本節(jié)課及本學(xué)科的特點(diǎn)，學(xué)生課前借助教科書預(yù)習(xí)，主動(dòng)思考；課上利用預(yù)設(shè)問題層層搭建，逐步促進(jìn)學(xué)生思維的深入；課后學(xué)生上網(wǎng)查閱資料，將學(xué)習(xí)的熱情延伸到日常生活中。

了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過程和實(shí)驗(yàn)的一般步驟。電子白板是課上師生溝通的便利工具。通過視頻展臺(tái)，展示真實(shí)的學(xué)生數(shù)據(jù)，并且由學(xué)生結(jié)合數(shù)據(jù)，得到觀察者接收到頻率大于和小于波源頻率的條件，能夠讓學(xué)生切實(shí)的參與到課堂中，經(jīng)歷過程，體驗(yàn)方法。在增強(qiáng)對(duì)多普勒效應(yīng)的感性認(rèn)識(shí)的同時(shí)，又有利于合作探究精神和實(shí)驗(yàn)操作能力的培養(yǎng)。

在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理過程中，尊重客觀事實(shí)，增加感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。由于實(shí)驗(yàn)操作過程手機(jī)軟件靈敏度問題，可能存在觀察者移動(dòng)速度過小，導(dǎo)致觀察者接收到數(shù)據(jù)沒有變化的情況，學(xué)生分析原因，并且通過多次實(shí)驗(yàn)得到合理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

教學(xué)實(shí)踐證明，構(gòu)建有效思維課堂，有利于物理思維能力的提高，有利于物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

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